Petrolul
In secolul XX intreaga industrie si civilizatie s-au bazat pe energia furnizata de petrol. Rezervele de titei au dus insa si la conflicte internationale, iar utilizarea lui a cauzat poluare si daune mediului inconjurator.
Petrolul se compune in principal din hidrocarburanti - molecule formate din doua elemente chimice, hidrogen si carbon - alaturi de alte substante. Petrolul poate lua forme diferite, printre care titeiul lichid, gazele naturale sau o substanta vascoasa, groasa, numita asfalt sau bitum. Petrolul este o substanta organica. El s-a format din materie care odinioara era vie, respectiv din plante si animale. Ca urmare, titeiul si gazele naturale, ca si carbunii, sunt considerati combustibili fosili.
Petrolul este un amestec complex de numeroase hidrocarburi, cu molecule continand intre un atom C si aproximativ 100 sau poate mai multi. Se cunoaste exact compozitia si structura moleculara a hidrocarburilor din petrol pana la C si aproximativ a hidrocarburilor mai grele.
In petrol se gasesc hidrocarburi din urmatoarele trei clase: alcani, cicloalcani (naftene), si hidrocarburi aromatice. Nu se gasesc alchene si acetilene (primele sunt insa componente importante ale petrolului 'cracat'). Nu exusta nici un petrol care sa nu contina toate trei clasele de hidrocarburi, dar proportia in care apare fiecare din aceste clase poate diferi mult de la un petrol la altul si in diversele fractiuni ale aceluiasi petrol.
Diferite fractiuni din petrol sau amestecuri de hidrocarburi, prelucrate prin metode fizice si chimice in rafinariile de petrol (benzine, petrol lampant, motorine), servesc drept combustibili pentru alimentarea mai tuturor mijloacelor de transport (automobile, avioane, locomotive si tractoare). Tot din petrol se fabrica uleiurile de uns (lubrefiantii) necesare acestor motoare si altor masini, precum si asfaltul care constituie stratul exterior al soselelor.
In sfarsit, prin prelucrarea termica (piroliza) si catalitica, a diferitelor fractiuni din petrol se obtin materiile prime de baza ale industriei chiimice. Printre acestea cele mai
importante sunt etena, propena, butenele si butadiena (materii prime pentru fabricarea cauciucului sintetic), benzenul toluenul (metil-benzenul), xilenii (dimetil-benzenii), si alte hidrocarburi, din care se obtin produsii extrem de numerosi ai industriei chimice organice (mase plastice, fibre sintetice, medicamente, coloranti, antidaunatori pentru agricultura, solventi etc.)
Titeiul si gazele naturale. Procesul de formare a petrolului a avut loc in urma cu milioane de ani. Cea mai mare parte a titeiului din centrul si nordul Marii Nordului s-a format din alge (plante unicelulare) si bacterii ingropate in mal si namol, pe fundul marii, in perioada jurasica (acum 144213 milioane de ani). Materia ingropata a putrezit si a fost transformata treptat in titei de catre caldura si presiune, care a comprimat in acelasi timp si malul si namolul, tarnsformandu-le in straturi de roca.
Picaturile de titei s-au infiltrat in sus prin rocile permeabile - roci continand pori sau crapaturi prin care pot patrunde lichidele sau gazele. Titeiul si-a continuat drumul pana cand a intalnit un strat impermeabil sau solid. Titeiul a inceput apoi sa se acumuleze in straturile de roci permeabile din imediata apropiere, numite de geologi "capcana
Gazele naturale se formeaza la o adancime mai mare decat titeiul. Goelogii considera ca formarea gazelor naturale in sudul Marii Nordului a inceput in perioada carbonifera (acum 300 286 de milioane de ani), cand a inceput acumularea straturilor de carbune din plantele moarte ale mlastinilor. Stratul carbonifer s-a scufundat si a fost ingropat de straturile de roci. In final, la aproximativ 4 km sub sol caldura Pamantului a provocat degajarea gazelor din carbune. Gazele s-au ridicat prin rocile permeabile pana cand au intalnit straturile impermeabile si s-au acumulat "capcane"
Utilizarile petrolului. Titeiul este important deoarece este mai curat si mai ieftin decat carbunele si mai usor de transformat decat gazele naturale. El are nenumarate utilizari. Uneori numit "aurul negru", el asigura aproape jumatate din energia utiliyata ]n lume. Fara acesta transporturile s-ar bloca si masinile si utilajele industriale sau centralele termice nu ar putea functiona.
Titeiul brut este utilizat pentru producerea combustibililor, printre care difeirite tipuri de petrol, motorina sau cherosen. Petrolul este utilizat si pentru producerea unor lubrifianti uleiosi si a vaselinelor necesare functionarii utilajelor si masinilor. Petrolul este utilizat si la producerea asfaltului necesar soselelor si o mare varietate de produse din industria petro-chimica. Din produse petrochimice se fabrica cosmetice, medicamente, vopsele, explozibili, fertilizatori, fibre sintetice cum ar fi nylonul, cerneluri, insecticide, coloranti, mase plastice si cauciucuri sintetice - utilizate la anvelope.
Principala metoda de optinere a petrolului este distilarea; fractiunile care se obtin sunt:
Benzina, cu punctul de fierbere de la 25s pana la 150s sau 200s, dupa scopul la care serveste. Se compune din hidrocarburi C -C
Petrolul (petrol lampant) cu p. f. cca.170 - 270s (C -C
Motorina, cu p. f. cca. 220s - 360s (C - C
Rezidul distilarii sau pacura reprezinta cca. 40 - 50% din petrolul initial. Pacura serveste ca materie prima pentru fabricarea uleiurilor de uns, a parafinei si a asfaltului, ca material pentru procedeele de cracare sau se arde ca atare.
Parafina se fabrica din pacuri parafinoase, prin distilare la presiunea normala, cristalizarea fractiunilor obtinute si purificare. Produsul obtinut este compus din alcani normali amestecati in diverse proportii, dupa cum punctul de topire este mai ridicat sau mai scazut. In petrol se mai gaseste si o "ceara moale", compusa din molecule continand un ciclu naftenic. Punctele de topire ale acestor hidrocarburi sunt mai scazute decat ale alcanilor normali cu acelasi numar de atomi. Aceasta ceara moale, amestecata cu ulei, formeza vaselina. Cerezina sau ceara de pamant, optinuta din mineralul ozocherita sau din depozitele ce se formeaza in tuburile prin care circula petrol brut, se compune in cea mai mare parte din n-alcani superiori. Aceste hidrocarburi au puncte de topire mai inalte, cristalizeaza greu si sunt putin solubile.
Uleiurile de uns se obtin atat din petrolurile asfaltoase cat si din cele parafinoase, prin distilare in vid. Hidricarburile care compun uleiurile de uns au, dupa vascozitatea uleiurilor respective, greutati moleculare intre 300 si 700 si contin, prin urmare, hidrocarburi cu 20-50% atomi de C in molecula. Structura lor nu se cunoaste in amanunt, se stie insa ca moleculele contin contin 2 sau mai multe inele si o catena alifatica. Cu cat aceasta catena alifatica este mai lunga, cu atat variatia vascozitatii uleiului cu temperatura este mai mica si, in consecinta, uleiul este mai bun (are un indice de vascozitate" mare). Inelele din moleculele uleiurilor de uns sunt de doua feluri: cicloalcanice si aromatice. Cele dintai sunt preferabile fiindca sunt mai rezistente la oxidare, deci uleiuriile respective au o mai mare stabilitate. Uleiurile care contin multe inele aromatice au catene alifatice scurte, iar vascozitatea lor variaza mult cu temperatura. Cu cat un ulei contine mai multe inele aromatice, densitaatea sa este mai mare si calitatea mai putin buna.
Asfaltul, componenta de culoare inchisa din petrol, provine din hidrocarburile aromatice superioare, prin condensare si prin reactii nelamurite de polimerizare. Raportul C/H in asfalt este mare, ceea ce denota un grad de condensare avansat. Greutatea moleculara variaza intre 2500 - 5300. Asfaltul se precipita din pacura cu dizolvanti (propan, benzina usoara, acetona), in care este insolubil. Se fabrica pe scara larga asfalt artificial prin suflare de aer in pacura asfaltoasa, concentrata si incalzita.
Rezervele mondiale. Titeiul si gazelle naturale exista pe toate continentele si sub toate platformele continentale. Unele campuri petroliere sunt in productie activa. Alte zacaminte urmeaza sa fie explorate si exploatate. Estimarile asupra duratei pe care o mai au rezervele petroliere se bazeaza pe doua cifre - rezervele deja descoperite care pot fi exploatate economic, utilizand tehnologiile actuale si rata productiei dintr-un an de referinta. Rezervele totale de petrol din 1989 erau estimare sa dureze 41 de ani, la un nivel a productiei din 1988. Cresterea rezervelor ca urmare a unor noi descoperiri, cresterea sau diminuarea productiei, sau utilizarea unor noi tehnologii pot modifica aceste estimari.
Inainte de 1970, Marea Britanie era aproape pe complet dependenta de petrol importat. In 1969 s-au descoperit zacaminte de petrol marine si productia a inceput in 1975, facand din Marea Britanie un producator important. In 1990 , Marea Brtanie a devenit al 9-lea producator de titei din lume, din zacaminte marine. Experttii preconizeaza insa un slab declin al productiei, dar Marea Britanie va ramane unul dintre producatorii imortanti ai secolului al XXI-lea.
Cele mai mari rezerve de titei se afla in tarile Orientului Mijlociu, care detine aproximativ 65% din rezervele mondiale cunoscute. La sfarsitul anilor 1980, Iranul, Irakul, Kuweitul si Emiratele Arabe Unite detineau rezervele petrolierecare urmau sa ajunga peste 100 de ani, la un nivel a productiei al anului 1988.
La inceputul anului 1989, rezervele Arabiei Saudite, aproximativ 25% din rezervele mondiale totale, erau estimate a ajunge vremea de 90 de ani la nivelul productiei anului 1988. Descoperirea unor noi terenuri petroliere vaste in Arabia Saudita, in 1990, a marit maja estimarilor cu peste 50 de ani.
Producatorii de titei si gaze naturale. La sfarsitul anilor '80 cele 15 republici ale fostei Uniuni Sovietice erau in fruntea productiei, producand aproximativ 18% din totalul mondial. Dintre acestea, Rusia este producatorul principal, urmata de Azerbaidjan, Kazahstan, Kirghistan (fosta Kirghizia), Tadjikistan(fosta Tadzekistan), Turkmenistan, Ucraina si Uzbekistan. SUA, cel de-al 2-lea mare producator de titei, impreuna cu Canada, au realizat, in 1990, aproape 16% din productia totala, urmate de Arabia Saudita, Iran, Mexic, China, Venezuela, Irak si Marea Britanie. Productia variaza in functie de cerere. Recesiunea mondiala inceputa in 1990 a dus la o scadere masiva a consumului.
Bibliografie - C.D. Nenitescu - Chimie Generala
C.D. Nenitescu - Chimie Organica vol I
Revista "Arborele Lumii"
Encarta 2000
